Как рассчитать время работы батарейки?
На чтение 2 мин Просмотров 21.8к.
Дополнительные источники энергии получили массовое распространение благодаря простоте эксплуатации и своей доступности. Их используют в фонариках, часах, тонометрах, радио, ТВ пультах, детских игрушках, самодельных схемах. Применение различных аккумуляторов, батареек делает работу мелких приборов белее удобной и бесперебойной, а жизнь потребителей качественной и комфортной.
Формула по расчету времени работы батарейки
Продолжительный срок службы устройств, особенно тех, что работают круглосуточно, зависит от времени работы элемента.
По упрощенной формуле можно рассчитать время работы батарейки:
t = C б/I н , где:
t – время, ч;
C б – ёмкость, мА*ч;
I н – ток потребления (нагрузки), мА.
Из формулы видно, что повышая ток потребления, мы сократим время использования батарейки, а используя большую емкость, продлим его.
Самый распространенный щелочной элемент типа АА (пальчиковый), 1,5 V — это одноразовое устройство, не подлежащее повторной зарядке, имеющее среднюю C б около 3000 мА*ч, срок хранения — 5 лет. Предположить, сколько держит батарея начальную C б очень просто, если учесть, что потеря при хранении составляет 10% за 365 дней, значит, через пять лет мы имеем 1500, т. е. половину среднего значения. Рассчитывать на долгую эксплуатацию прибора с таким элементом не приходится, лучше заменить на новый с продолжительным сроком хранения и применения.
На простом примере можно понять, как рассчитать на сколько хватит батарейки типа АА, алкалиновой, 1,5 V при использовании в мелкой бытовой технике — настенных часах. Ток нагрузки настенных часов составляет 0,3 мА. Для определения этой величины самостоятельно, ток можно измерить амперметром.
Подставив исходные данные, мы имеем:
t = 3000/0,3 = 10000 ч
10000/24 = 416,7 дня
Из расчетов видно, что данное устройство при соблюдении условий эксплуатации (температурных режимов, отсутствия повреждений) с одним алкалиновым элементом питания типа АА, 1,5 V проработает чуть больше года. Данное расчетное значение подтверждается практикой использования такой техники.
Batareykaa.ru
|
Какие виды батареек можно зарядить ?
Бывает же такое, когда в самый неподходящий момент приходят в негодногсть обычные пальчиковые батарейки, а замены или зарядного устройства под рукой нет! Что же делать тогда? Вот несколько самых известных способов вернуть батарейки к жизни:
Но, всё-таки, эти способы не могут гарантировать вам стопроцентного успеха. Если батарейка, заряженная таким способом, начнёт работать, то на очень непродолжительный период. Но это выручит вас, пока вы приобретёте новую. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
кудрявцев владимир семенович 9 лет назад Я иногда пользуюсь таким методом он очень прост и надежен и Вы знаете хватает иногда на долго , сравнительно на долго . К кронам не применял может этот метод работает и с кронами . Беру с пульта и просто ложу их на горячую батарею водяного отопления долго не держу эдак минут 15 — 20 . Потом вставляю и работает причем хорошо . Так же батарейки с фонарика , а еще так заряжал батарейки таблетки тоже помогает , светодиодный фонарик маленький разрядился попробовал он и заработал .
Афанасий44 9 лет назад Такие батареи надо просто примять, хоть в дверь засунуть, хоть слегка прижать плоскогубцами, главное, чтобы получилась вмятина посередине корпуса. Но и не пережать лишнего, чтобы батарею можно было поставить на место.
[пользователь заблокирован] 9 лет назад Обычно такое возможно, если батарейка использовалась очень резко. Тогда в ней могут оказаться невыработанные слои электролита. Если батарейка полежит, то электролит может в ней перемешаться. И тогда она еще поработает. Но соляные лучше сразу выбрасывать. Они стоят дешево. Но текут.
luxury 9 лет назад Если я не ошибаюсь, то заряжать можно аккумулярные батарейки. На рисунке это батарейки с АА (пальчиковые) и ААА (мизинчиковые). Для этих батареек существуют специальные зарядные устройства. А вообще так бывает (у меня лично было), что в одном устройстве батарейка не работает, переставляешь в другое она какое-то время еще работает.
Любопытка 9 лет назад Заряжать можно только аккумуляторы, но никак не батарейки. Многие аккумуляторы могут быть похожи на батарейки, но это всё равно аккумуляторы. Обычные батарейки можно «заставить» ещё поработать ели потрясти или не сильно постучать по ней. Обычно это помогает, но только на один раз.
Голубоглазая юристка 9 лет назад Да можно, и когда- то я это проверяла на своём опыте. Нужно потереть батарейки в ладошках и поударять контактами, а потом снова вотереть (методом переката ладоней вместе), Но хватает этого на минут 5-7. Может,если больше усилий приложить, то и больше, но у меня так.
brateckrolik 9 лет назад Помнится, в советское время журнал «Наука и жизнь» для продления жизни батареек рекомендовал поступать следующим образом. Нужно шилом пробить два отверстия на две трети высоты батарейки слева и справа от полюса, заполнить их водой и чем-то залепить так, чтобы электролит не вытекал. Тогда естественно батарейки были покрупнее и в картонной оболочке, кроме «Кроны». И действительно, батареи «жили» еще неделю-две. Только вот в моем «ВЭФе» заржавели контактные пружины-батарейки потекли.
Лишняя хромосома 9 лет назад Мы в детстве на таких батарейках плееры слушали. Что только не делали, что бы им жизнь продлить. Помогало их нагреть в ладонях или положив на батарею. Правда, спасает это ненадолго. Но хоть что то. Если действие нужно кратковременное, поможет.
Арина555 9 лет назад Когда то мы кидали севшую батарейку в соль. Но, если честно, не помню, помогало ли это. А вот если батарейка вздулась, ей уж точно ничего не поможет. Особенно с кронами дело туго. Они почему то быстро выходят из строя.
Анатолий Иванович 9 лет назад Вынуть её из прибора и дать некоторое время, отдохнуть. но надеяться на её работоспособность- нельзя. Знаете ответ? |
Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики.
Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей
Политикой в отношении файлов cookie
Батарейки («пальчики», «мизинчики», «кроны», «таблетки») повсеместно используются в быту, технике, игрушках и т.д. Со временем они, естественно, постепенно «разряжаются». Но есть возможность дальнейшего использования таких батареек в менее требовательных к их заряду устройствах. Например, перестали батарейки «тянуть» детскую радиоуправляемую машинку, им можно подарить вторую жизнь и использовать в настенных часах или пульте дистанционного управления. А для этого необходимо понять работоспособна ли еще батарейка или годится она уже только для утилизации.
Не так давно наткнулся на статью в интернете о способах проверки батареек (гальванических элементов) на работоспособность. Среди изложенных способов были как обычные, всем известные и надежные (с точными замерами), так и нестандартные (с довольно условными результатами проверки — «жива», «померла»).
Известные, основные, точные и надежные способы проверки батарейки на работоспособность (например для типоразмера АА, напряжением 1,5В):
- измерение напряжения мультиметром (от 1,5В до 1,6В — новая, от 1,2В до 1,4В — работоспособная, от 0,9В до 1,1В — ресурс исчерпан)
- измерение тока мультиметром (от 2А и более — новая, от 1,0А до 1,5А — работоспособная, от 0А до 0,7А — ресурс исчерпан)
Нестандартные (косвенные) способы проверки батарейки (озвученные в той статье), позволяющие примерно оценить ее работоспособность:
- установка в маломощный прибор (фонарик, ПДУ и т.д.)
- при помощи светодиода (степень работоспособности определяется по яркости свечения светодиода)
- при помощи компаса
- при помощи «теста на прыгучесть»
Решил поставить эксперимент и проверить два последних нестандартных способа (у меня, конечно, есть мультиметр и заморачиваться в реальной жизни с такими проверками работоспособности мне кажется контрпродуктивно, но было просто интересно).
Для экспериментов взял две алкалиновые (щелочные) батарейки типоразмера АА (так называемые «пальчики») от одного производителя (по крайней мере по названию). Одна новая, из упаковки. Вторая — поработавшая, но оставленная для установки в будущем в настенные часы.
Вес обеих батареек примерно одинаковый (новая — 18гр., поработавшая — 21гр.)
Замер напряжения (новая — 1,54В, поработавшая — 1,16В)
Замер тока (новая — 1,88А, поработавшая — 0,41А)
Поместите батарейку над компасом, поворачивая её в разные стороны, держа центр батарейки над его осью. Красный участок стрелки будет тянуться к минусу, а белый — к плюсу. Чем больше гуляет стрелка, тем меньше в ней заряд.
Цитата из статьи «11 способов проверить любую батарейку на работоспособность»
Хорошо. пробую. Беру компас. Поочередно «прикладываю» к нему батарейки.
Ожидание: Стрелка компаса должна отклониться от «севера» и застыть параллельно батарейке. Чем меньше будет амплитуда колебаний стрелки до обретения ею состояния покоя и чем быстрее стрелка застынет параллельно батарейке, тем больший заряд имеет батарейка.
Результат: В обоих случаях стрелка компаса не приняла положение перпендикулярно батарейкам. Отклонение стрелки относительно исходного положения, с разряженной батарейкой оказалось намного больше, чем в случае с новой батарейкой. Результат эксперимента оказался (по крайней мере у меня) абсолютно противоположным ожиданиям (в соответствии со статьей).
Единственное что можно утверждать однозначно, так это то, что с помощью компаса можно определить полюса батарейки (стрелка компаса «северным» концом будет указывать на «минус» батарейки). Но практической пользы, думаю, это принести не может. Разве что продемонстрировать такой «опыт-фокус» ученикам во втором классе начальной школы. А вот определить однозначно какая батарейка «живая», а какая «дохлая», с помощью компаса мне не удалось.
Если батарейку типа: АА, ААА, C, D и CR123 в висячем положении с высоты 10 см бросить на твердую ровную поверхность, она поведёт себя двумя вариантами. Первый, если батарейка новая или полностью заряжённая — она с глухим звуком приземлится на днище. Второй, если батарейка подсевшая или полностью разряженная — она со звонким звуком отпрыгнет вверх и упадёт на бок.
Цитата из статьи «11 способов проверить любую батарейку на работоспособность»
Ожидание: После сбрасывания с высоты (в моем случае это 50см.) батарейки отскакивают от твердой поверхности. Высота отскока новой батарейки будет минимальна. Чем больше разряжена батарейка, тем выше должен быть отскок.
Результат: В наивысшей точке после отскока новая батарейка была на высоте 1см. от поверхности. Поработавшая батарейка отскочила на высоту 6,5см.
Данный косвенный метод работает. Вероятно, что разница в высоте отскока новой и поработавшей батареек появляется из-за электрохимических реакций, проходящих внутри гальванических элементов. В новой батарейке электролит находится в гелеобразном состоянии. Чем больше работает батарейка, тем больше она разряжается и в процессе разряда в гелеобразном электролите образуются твердые частицы оксида металла, увеличение объема которых и влияет на повышение «прыгучести» батарейки.
Подводя итог, можно сказать, что некоторые нестандартные (косвенные) методы определения работоспособности батарейки работают. Но оценка результата может имеет только два варианта — «жива», «мертва». Определить насколько «жива» батарейка и в каком устройстве ее целесообразно и возможно использовать в дальнейшем (по току, напряжению, заряду), однозначно, с помощью косвенных методов, невозможно.
Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для нее необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает?
Содержание
- Что такое батарейка
- Устройство батарейки
- Принцип работы батарейки
- Разновидности
- Солевые
- Щелочные
- Серебряные
- Ртутные
- Литиевые
- Применение
- Выбор источника питания
Что такое батарейка
Обыкновенная батарейка представляет собой некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов объединены между собой в пакет. Стоит обратить внимание, что батарея — это именно несколько объединенных между собой гальванических элементов. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Изобретателем батареек принято считать ученого Алессандро Вольта, который создал в 1800 г. «Вольтов столб» — первый в мире электрохимический источник тока, ставший прародителем современных батарей.
Устройство батарейки
Рассмотрим, как устроена батарейка в разрезе на примере щелочного элемента как наиболее распространенного. Работа щелочной батарейки основана на окислительно-восстановительной реакции между цинком и диоксидом марганца. Корпусом элемента и по совместительству плюсовым контактом «+» является никелированный стальной стакан. Катодная паста представляет собой смесь диоксида марганца (MnO2) и графита. Анодная паста – это смесь цинкового порошка (Zn) и густого щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, КОН). Анодная и катодная масса разделены сепаратором. Сепаратор разделяет реагенты, исключая их перемешивание и нейтрализацию заряда. Сепаратор также пропитан электролитом. Отрицательный потенциал снимается с латунного токосъемника, который окружён анодной пастой. Стальная тарелка контактирует с латунным стержнем – токосъёмником и является отрицательным контактом элемента «—». Прокладка изолирует никелированный стальной стакан от стальной тарелки, препятствуя тем самым короткому замыканию. Кроме этого прокладка сдерживает давление газа, который в незначительном количестве образуется при химической реакции. Предохранительная мембрана служит для того, чтобы при чрезмерном давлении газа предотвратить взрыв батареи выпустив газ наружу. Как правило, это приводит к разгерметизации элемента и течи электролита. Протекший электролит, по сути, обычная щелочь. При попадании на контакты вызывает их коррозию, на одежду — разъедает ее, на руки — вплоть до ожога. Именно поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов, а длительное хранение электроприборов с батарейками внутри недопустимо.
Иногда, забыв вынуть уже подсевшие батарейки, через некоторое время можно обнаружить, что в батарейном отсеке появилась какая-то жидкость. Это и есть потёкший электролит. Поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов. Теперь вы знаете, зачем это нужно делать.
Итак, с устройством разобрались, теперь поговорим о том, как работает щелочной элемент.
Принцип работы батарейки
На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка
Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−
Который разлагается
Zn(OH)2 → ZnO + H2O
На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца IV в оксид марганца III
2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−
Общая картина следующая
Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e− → 2e− + ZnO + 2KOH + Mn2O3
Из первой формулы видно, что на аноде имеется избыток электронов. Но ведь анод это «+»? Дело в том, что в физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, т.е. от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток это упорядоченное движение электронов, которые имеют отрицательный заряд. Поэтому, ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где есть нехватка отрицательных зарядов (это и есть плюс – недостаток электронов). При этом получается, что ток течёт в реальности от отрицательного контакта к положительному. В электрохимии анодом принято считать тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом же считается электрод, где происходит реакция восстановления.
Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.
Важно! Поскольку химические изменения в процессе разряда батарейки необратимы — они не подлежат восстановлению заряда.
Разновидности
По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:
- АА- пальчиковая;
- ААА- мизинчиковая;
- АААА;
- С- дюймовочка;
- D- бочка;
- квадратная;
- РР3- крона;
- Источники питания миниатюрных размеров.
В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:
- солевые;
- щелочные;
- ртутные;
- серебряные;
- литиевые.
Солевые
Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.
Щелочные
Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».
Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.
Серебряные
В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.
Ртутные
В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.
Внимание! Ртутные источники питания являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды.
Литиевые
Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги в своей области применения. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.
Применение
Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:
- Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
- Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
- Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
- Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.
Выбор источника питания
Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:
- В аппаратах и оборудовании какого вида он будет применяться.
- Электролит какого состава используется в конструкции.
- Стоимость батарейки, иногда более выгодно приобрести несколько дешевых, чем один очень дорогой.
- Каждый элемент питания на корпусе имеет маркировку, по которой можно определить вид и состав источника питания.
- Необходимо ориентироваться по условиям окружающей среды в процессе эксплуатации.
- Рекомендуется приобретать источники питания, произведенные сравнительно недавно, так как с течением времени емкость может понижаться.
- Перед покупкой следует обратить внимание на целостность упаковки и самого корпуса элемента.
- Батарейка должна конструктивно соответствовать своему посадочному месту в электроприборе.
Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.
Кто изобрел батарейку?
Если верить археологам, то первые батарейки появились еще 2000 лет назад. Во время раскопок в Ираке нашли глиняную вазу, залитую битумом, в который были вделаны медный и железный стержень. Действительно ли это использовалось в качестве источника электричества, трудно сказать — это всего лишь предположения.
Первой современной батарейкой по праву можно назвать «Вольтов столб» — устройство, созданное итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году.
 |
| Алессандро Вольта |
«Вольтов столб» представлял собой стопку из пластин разных металлов — цинковых и медных. Между ними клалась ткань, смоченная в кислоте. Химическая реакция между элементами «Вольтова столба» создавала электричество.
 |
| Вольтов столб |
Его работа основывалась на предположениях Луиджи Гальвани, который проводил опыты с лягушкой, подводя к ее лапке металлические полоски.
 |
| Луиджи Гальвани |
Однако, Л. Гальвани сделал неправильные выводы, решив, что само животное обладает электричеством, назвав это «животным электричеством». А. Вольта правильно понял, что разряд возникал из-за того, что лапка, находившаяся между двумя полосками металла, была влажной и служила в качестве проводника.
По имени Л. Гальвани «Вольтов столб» и другие источники электричества подобного типа получили название «Элемента Гальвани» или «Гальванического элемента». Это, на самом деле, более правильное название для таких устройств, так как батарейка — это батарея, т.е. серия гальванических элементов, соединенных между собой. А единицу напряжения, которую давал гальванический элемент, назвали «вольтом» в честь Алессандро Вольта.
Принцип работы батарейки
Во многом принцип работы батарейки тот же, что и в изобретении Вольта, несмотря на технологический прогресс в их изготовлении. Любая батарейка устроена схожим образом, в ней обязательны три элемента, между которыми происходит химическая реакция, в результате которой возникает электричество: электроды — анод, катод, и электролит.
 |
| Устройство батарейки |
Все эти элементы присутствовали изначально и в «Вольтовом столбе». В качестве анода, который является источником электронов, выступает чаще всего цинк. Электролит — как правило, специальное вещество (соль, щелочь), через которое осуществляется взаимодействие электродов между собой. Анод обозначается как «-» (минус), а катод — как «+» (плюс).
Какие бывают батарейки?
Батарейки бывают, в основном, солевыми и щелочными. Жидкие электролиты в них не используются, их определенным образом сгущают, например, при помощи крахмала.
Солевые батарейки, изобретенные в 1865 году — наиболее дешевые в изготовлении, для их производства используют уголь, цинк и хлорид аммония (в качестве электролита). Помимо простоты изготовления и дешевизны, имеют такие недостатки, как окисление, засоливание цинковой оболочки, что приводит солевую батарейку в негодность.
Щелочные батарейки имеют маркировку Alkaline, хранятся они дольше и дают более стабильное напряжение.
 |
| Щелочные батарейки |
В принципе, это те же солевые батарейки, однако, разница между солевыми и щелочными батарейками заключается в том, что элементы в них расположены в обратном порядке, а цинк находится в порошкообразном состоянии, что увеличивает контакт элементов батареи между собой, делает их более надежными. Щелочные батарейки имеют гораздо больший объем заряда, что позволяет их использовать в энергоемких приборах (цифровых фотоаппаратах, фонариках, электронные игрушки с электродвигателями и т.п.). Они долговечны, лучше справляются с работой при низких температурах.
Наиболее современны литиевые батарейки (литий входит в состав анода), которые долговечны и безопасны в работе однако, дороже в производстве.
 |
| Литиевые батарейки |
К их преимуществам по сравнению с щелочными можно отнести возможность создавать максимально плоские батареи, изготавливать батареи с большим количеством вариантов напряжения, долговечность — в некоторых приборах они могут работать до 15 лет! Их используют в наручных часах, калькуляторах, памяти системной платы компьютера и других приборах.
Проблема всех батареек — необратимость химических реакций. При использовании или с течением времени анод разрушается, либо покрывается продуктами окисления и перестает работать. В таких случаях мы говорим, что батарейка села. Но прогресс не стоит на месте — оказалось, что соединив определенным образом вещества, входящие в состав батареи, можно, пропустив ток через нее, вернуть в прежнее состояние. Такие батареи назвали аккумуляторами — работа батареи в них восстанавливается посредством пропускания электричества в обратном направлении, от катода к аноду. А сам процесс мы все знаем, как «зарядку», т.е. батарея «заряжается». Обычные батареи, рассмотренные выше, заряжать, конечно, нельзя, они для этого не приспособлены — это может привести к их течи или взрыву.